川東南地區三維地震成像關鍵技術探討

孟慶利

（中國石化華東油氣分公司勘探開發研究院，江蘇南京 210007）

四川盆地東南部蘊藏著巨大的油氣資源，但存在地表復雜及地下構造復雜的“雙復雜”特點，給地震成像帶來嚴峻的挑戰：一是地表高差及出露巖性變化劇烈造成靜校正問題嚴重；二是灰巖出露區占比較大，煤炭采空區及灰巖溶洞發育，造成原始地震資料信噪比普遍低；三是地下構造復雜，斷裂發育，深度域速度建模困難，實現疊前深度偏移成像難度大。因此，在資料處理環節有效解決靜校正、信噪比和深度域速度建模是解決川東南地區地震資料疊前成像的技術關鍵，突破這些技術瓶頸對該區油氣勘探開發具有十分重要的現實意義。

目前，國內外對三維地震成像問題大都是從方法技術上進行研究，已經提出并發展了多種高端的地震成像技術，如各向異性疊前深度偏移技術、各向異性逆時偏移技術等，而方法或技術對地震資料品質（靜校正、信噪比等）和速度模型精度的依賴程度極高，因此，高端地震成像技術的應用前提是必須做好疊前數據準備及高精度速度模型的建立。

本文根據川東南地區的“雙復雜”特點，在靜校正方面，針對煤炭采空區和灰巖溶洞區提出了新的應用方法；在噪音衰減方面，制定了詳細的處理策略和質量控制措施，并針對多組線性噪音并存的情況進行了疊前偏移處理，有效提高了疊前地震資料的品質；速度建模采用井控加層位約束處理解釋一體化方法，提高了速度模型的精度。

1 川東南地區地震資料特點

（1）川東南地區屬喀斯特山地，地表地形變化劇烈、相對高差大，煤炭采空區、灰巖溶洞、垮塌堆積區隨處可見，這些地質特點會造成地震資料的低速帶速度、降速帶速度和厚度在空間上變化劇烈，原始單炮記錄初至波波形扭曲，有效波反射同相軸失去雙曲線形態，靜校正問題突出。

（2）表層出露巖性多變，特別是灰巖出露區地震波激發接收條件較差，低頻散射干擾嚴重，有效反射信號很弱，地震記錄信噪比較低。

（3）川東南地區地下構造復雜，各類高陡構造及斷裂發育，致使速度建模較困難，實現疊前深度偏移成像難度大。

2 微測井約束層析靜校正技術

常規層析靜校正存在兩個問題：一是近偏移距初至質量不高，會影響近地表模型低速層的反演精度；二是在炮點缺失嚴重區域（如城鎮、采空區）和工區邊界位置缺乏初至信息，造成反演的近地表模型不準確，出現假成像現象[1-2]。

微測井約束層析靜校正技術可以彌補上述常規層析靜校正的不足。首先微測井數據可以用來控制淺層速度模型建立，彌補近偏移距初至質量不高的影響。其次微測井數據可以提高炮點缺失嚴重區域及邊界近地表速度模型的精度，保證這一區域靜校正量計算準確[3]，進而改善成像效果。圖1為微測井約束前后的近地表速度模型，可以看出后者明顯提高了分辨率。

圖1 微測井約束前（上圖）后（下圖）近地表模型對比

過煤炭采空區及灰巖溶洞區的單炮記錄資料品質較差，初至頻率較低，與正常單炮激發存在明顯的頻率不一致性問題。這種類型的單炮初至拾取與正常單炮初至拾取存在時間誤差，會影響近地表速度模型的精度。在實際處理過程中，將這種單炮統計并剔除后進行層析反演，提高了采空區的靜校正效果（圖2）。

圖2 剔除采空區單炮前（上圖）后（下圖）層析靜校正剖面對比

3 多域漸進式噪音衰減技術

川東南地區地震波主要干擾類型有低頻散射面波、隨機干擾、線性相干噪音、工業電干擾、野值等，干擾波能量強，頻帶范圍廣，并且存在多組線性干擾，給疊前噪音壓制帶來較大困難。

高信噪比的道集是疊前成像的關鍵[4-6]，為了最大程度地提高資料信噪比，同時保證有效信息不受損害，必須制定詳細有效的去噪策略。去噪順序上采用先強后弱、先線性后非線性、先規則后隨機、多域多次聯合去噪，整個過程采用漸進式去噪處理。

通過多年實踐，總結了川東南地區地震資料多域漸進式去噪流程（圖3）。強規則干擾必須在炮域通過限頻、限速方法進行衰減，然后利用異常振幅在炮域、檢波點域及共中心點（CMP）域的不同分布規律進行逐步衰減。

圖3 多域漸進式去噪處理流程

川東南地區地震資料存在多組線性干擾，對線性噪音的壓制要采取謹慎的態度，必須結合地質認識，僅對影響成像效果的線性噪音進行去除，去噪過程必須利用偏移成像效果進行質量控制，防止產生混波現象。

4 疊前深度偏移成像技術

4.1 處理解釋一體化速度建模技術

在疊前深度偏移處理中，除了前期常規處理（靜校正處理、去噪處理、資料一致性處理）要保證疊前道集的品質外，建立近似于真實地下地質構造的深度域速度模型是影響疊前深度偏移成像精度的關鍵因素[7-9]，最終深度域速度模型的建立是對初始模型多次迭代優化后形成的。建模流程見圖4。

圖4 深度域速度建模流程

在初始深度域速度模型建立中，可以利用疊前時間數據進行速度控制層位的標定、劃分和解釋，建立初始的構造模型[10-11]。為了控制速度在空間上的變化，速度控制層位的解釋要以縱向上的明顯速度界面為參考層，利用初始構造模型在均方根速度體上抽取和計算層速度，在進行時深轉換之前還要進行多次優化和約束調整處理。其中，對初始速度的分析和處理需要充分利用探區的區域構造資料、鉆井得到的速度資料、地質露頭資料等信息。

最終速度場的建立是利用目標線疊前深度偏移和速度模型優化的多次迭代實現的。選定可以控制全區速度趨勢的目標線進行疊前深度偏移，然后進行沿層速度拾取和剩余速度分析[12-13]，利用網格層析成像結合地質露頭、鉆井和測井資料、解釋層位及斷裂展布來修正速度模型，通過多次迭代及處理解釋一體化，建立符合區域地質規律的速度場（圖5）。

圖5 初始速度（上圖）與多次迭代后（下圖）最終速度模型對比

4.2 疊前深度偏移成像

疊前深度偏移考慮了地震波的繞射和折射效應，算法上可以實現橫向變速，能夠解決地下介質橫向上的巨大變速問題，因此，對于復雜的地下構造及橫向上存在速度變化時，疊前深度偏移能夠提供更加精確的成像。

目前常用的疊前深度偏移方法有基于射線理論的Kirchhoff積分法和波動方程偏移方法。前者應用射線追蹤獲得成像所需的旅行時間，不受反射界面傾角限制，而且計算效率高，方便靈活，但無法適應速度場的強橫向變化；而波動方程偏移方法能夠適應介質速度的橫向劇烈變化，可以對“雙復雜”區域進行精確成像，但其對速度模型精度的依賴性非常高。當速度模型誤差較小時，波動方程偏移方法效果較好；而當速度模型誤差較大時，波動方程偏移方法的精度會低于Kirchhoff積分偏移方法的精度。

在實際資料處理中，完全精確的速度場是無法獲取的，尤其是區內缺乏井資料信息的區域。所以，筆者認為在井震資料較多的區域，能夠建立更精確的速度模型，可以滿足波動方程疊前深度偏移對速度模型精度的要求，適合采用波動方程疊前深度偏移方法。如果井震資料較少，可先采用Kirchhoff疊前深度偏移方法進行第一輪成像，待井資料較多時，對速度模型進行優化，再采用波動方程疊前深度偏移方法進行第二輪成像處理，最終獲得高質量的地震成像。

5 應用實例

NC三維探區位于四川盆地東南邊緣與云貴高原過渡地帶，具有地表復雜及地下構造復雜的“雙復雜”特點，地勢呈東南向西北傾斜，大體構成中山、低山兩大地貌，靜校正問題突出。區內灰巖出露廣泛，且采空區及溶洞發育，造成局部資料信噪比較低；地層傾角變化較大，斷裂發育，波場復雜。

NC探區井資料較少，對區域速度的統計不夠全面，資料采集方位與構造走向不垂直，給速度建模帶來一定困難。在實際處理中采用旋轉處理方位的方法，將處理網格定義為與構造走向正交，并沿構造方向進行速度建模工作，提高了建模精度。利用處理解釋一體化速度建模方法獲得了該區較為精確的深度域速度模型。最后采用Kirchhoff疊前深度偏移方法實現了本區低信噪比資料的復雜構造精確成像，處理成果斷點清晰，斷層刻畫清楚，波組特征明顯，可以進行合理的地質構造解釋。采用本文所述方法與常規方法成像效果對比發現，淺層成像效果明顯改善，并且消除了局部的假斷裂。

6 結論與建議

（1）地震資料的品質是獲得好的疊前地震成像效果的基礎，速度模型的精度是影響成像效果的關鍵。通過微測井約束層析靜校正的創新應用及多域漸進式去噪處理，有效地提高了川東南地區地震資料品質；采用井控與層位和地質露頭約束處理解釋一體化速度建模提高了速度模型的精度。

（2）本文所述的關鍵方法、技術在NC地區的應用取得了較好的效果，可以在川東南地區進行推廣應用。